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Découverte de la Gravité: Comment la Pesanteur Fonctionne sur Terre et en Espace

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Découverte de la Gravité: Comment la Pesanteur Fonctionne sur Terre et en Espace

Gaëtan Affichard

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• L'intensité de la pesanteur sur Terre a été mesurée avec une précision croissante au fil des siècles.
• Newton a établi la théorie de la gravité en 1687 et estimé l'accélération due à la pesanteur g à 9,8 m/s².
• Des instruments comme le pendule, le gravimètre et la balance de torsion ont permis d'affiner les mesures.
• Les applications incluent la prédiction des marées, l'exploration géologique et la navigation.
• La technologie moderne utilise des gravimètres supraconducteurs pour des mesures ultra-précises.

29/04/2022

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LYCEE GENERAL ET TECHNOLOGIQUE LA BRUYERE
Corrigé d'un sujet d'oral en Physique-Chimie
AFFICHARD-PIERRI Gaëtan : gaetan.affichard@gmail.com

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1798 : Avancées dans la compréhension de la gravité

La gravité joue un rôle crucial dans de nombreux phénomènes, comme les marées. Avant Newton, les scientifiques peinaient à comprendre et calculer les forces gravitationnelles. Lambert invente une loi des cosinus pour calculer les distances entre les objets célestes, permettant de prédire les orbites planétaires même sans connaître précisément la force gravitationnelle. Lagrange développe des théories sur le mouvement des planètes autour du soleil, contribuant à une meilleure compréhension de la gravité terrestre.

Exemple: La loi des cosinus de Lambert permettait de calculer les distances entre les planètes et la Terre, illustrant les progrès dans la compréhension de la mécanique céleste.

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1838 : L'invention du gravimètre

En 1838, le physicien et chimiste anglais Michael Faraday invente le gravimètre, un instrument révolutionnaire pour mesurer la force de gravité. Cet appareil se base sur la longueur du pendule et l'accélération linéaire de la Terre. Le gravimètre permet des mesures précises de l'intensité de pesanteur en fonction de l'altitude, notamment dans les grottes et les mines.

Vocabulaire: Un gravimètre est un instrument de mesure de la force de gravité, permettant d'étudier les variations de l'intensité de la pesanteur en différents points de la Terre.

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1895 : La balance de torsion d'Eötvös

En 1895, Lorand Eötvös et son assistant Jozsef Fekete inventent la balance à ressort de torsion pour mesurer l'attraction gravitationnelle. Cette invention permet de mesurer avec une grande précision les variations locales du champ de pesanteur. La méthode consiste à suspendre une sphère de plomb à un fil de quartz fin attaché à un électroaimant, permettant de mesurer le temps nécessaire à la gravité pour faire tourner le fil de 90 degrés.

Highlight: La balance de torsion d'Eötvös représente une avancée majeure dans la précision des mesures de gravité, ouvrant la voie à des applications en géophysique et en exploration.

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1901-1955 : Applications modernes et gravimètres supraconducteurs

Au 20e siècle, les gravimètres trouvent de nombreuses applications. Ils sont utilisés pour calculer la masse de la Terre, déterminer la densité du noyau terrestre, et dans l'exploration pétrolière et minière. Les gravimètres servent également d'accéléromètres sensibles pour détecter des structures souterraines et sont adaptés pour les systèmes de navigation inertielle. En 1955, l'introduction des gravimètres supraconducteurs marque une nouvelle ère dans la précision des mesures de la pesanteur g.

Exemple: Les gravimètres modernes permettent de mesurer des variations infimes de l'intensité de pesanteur sur terre en N/kg, essentielles pour la cartographie géologique et la navigation de précision.

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1687 : Les débuts de la théorie de la gravité

En 1687, Isaac Newton publie sa théorie révolutionnaire de la gravité. Il prédit que la force de gravité dépend de la masse des objets et de leur distance. Newton estime l'intensité de la pesanteur sur Terre à 9,8 m/s² à sa surface, ce qu'on appelle l'accélération due à la gravité ou l'accélération de chute libre. Pour mesurer la gravité, Newton construit un pendule, permettant des mesures à différents endroits de la surface terrestre et même dans l'espace.

Highlight: La théorie de Newton pose les bases de notre compréhension moderne de la gravité et fournit les premiers outils pour la mesurer précisément.

Définition: L'intensité de pesanteur formule de Newton établit que la force gravitationnelle est proportionnelle au produit des masses et inversement proportionnelle au carré de la distance.

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